JP2003179058A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2003179058A
JP2003179058A JP2001378473A JP2001378473A JP2003179058A JP 2003179058 A JP2003179058 A JP 2003179058A JP 2001378473 A JP2001378473 A JP 2001378473A JP 2001378473 A JP2001378473 A JP 2001378473A JP 2003179058 A JP2003179058 A JP 2003179058A
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JP
Japan
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semiconductor device
manufacturing
barrier film
wiring
electroless plating
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Application number
JP2001378473A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Horikoshi
浩 堀越
Yuji Segawa
雄司 瀬川
Suguru Otorii
英 大鳥居
Takeshi Nogami
毅 野上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve selectivity in the metal-system barrier film covering process with the electroless plating in order to eliminate operation failure by continuation among wirings. <P>SOLUTION: In forming a barrier film having the copper diffusion preventing function on a metal wiring including copper with the electroless plating method, the area where the metal wiring is not formed is etched before formation of the barrier film with the electroless plating method. As the etching process, the wet etching or dry etching using the hydrofluoric acid is performed. Otherwise, after the barrier film is formed with the electroless plating method, this barrier film is cleaned using an alkali chemical solution or weak acidic chemical solution including the chelating agent as the cleaning solution. An interfacial active agent may be mixed to the alkali chemical solution. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、銅を含む金属配線
を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a metal wiring containing copper.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体ウエーハ上に形成する高密
度集積回路(以下、半導体装置と称する。)の微細な配
線の材料として、アルミニウム系合金が用いられてい
る。しかしながら、半導体装置の高速化をさらに高める
ためには、配線用材料として、より比抵抗の低い銅や銀
等を用いる必要がある。特に、銅は、比抵抗が1.8μ
Ωcmと低く、半導体装置の高速化に有利な上に、エレ
クトロマイグレーション耐性がアルミニウム系合金に比
べて一桁ほど高いため、次世代の材料として期待されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an aluminum alloy has been used as a material for fine wiring of a high density integrated circuit (hereinafter referred to as a semiconductor device) formed on a semiconductor wafer. However, in order to further increase the speed of the semiconductor device, it is necessary to use copper or silver having a lower specific resistance as a wiring material. In particular, copper has a specific resistance of 1.8μ.
Since it is as low as Ωcm, which is advantageous for increasing the speed of a semiconductor device, and has an electromigration resistance higher than that of aluminum-based alloys by an order of magnitude, it is expected as a next-generation material.

【0003】銅を用いた配線形成では、一般に銅のドラ
イエッチングが容易でないために、いわゆるダマシン法
が用いられている。これは、例えば酸化シリコンからな
る層間絶縁膜に予め所定の溝を形成し、その溝に配線材
料(銅)を埋め込んだ後、余剰の配線材料を化学機械研
磨(Chemical Mechanical Polising:以下、CMPと称
する。)により除去し、配線を形成する方法である。さ
らに、接続孔(Via)と配線溝(Trench)を形成した
後、一括して配線材料を埋め込み、余剰配線材料をCM
Pにより除去するデュアルダマシン法も知られている。
In the wiring formation using copper, so-called damascene method is used because it is generally not easy to dry-etch copper. This is because, for example, a predetermined groove is formed in advance in an interlayer insulating film made of silicon oxide, a wiring material (copper) is embedded in the groove, and excess wiring material is chemically mechanically polished (hereinafter referred to as CMP). This is a method of forming a wiring by removing it. Further, after forming the connection hole (Via) and the wiring groove (Trench), the wiring material is embedded at once and the surplus wiring material is CMed.
A dual damascene method of removing by P is also known.

【0004】ところで、銅配線は、一般的に多層化され
て用いられる。その際、絶縁膜への銅の拡散を防止する
目的で、上層配線を形成する前に、窒化シリコン、炭化
シリコン等からなるバリア膜が形成されている。
By the way, copper wiring is generally used in a multilayer structure. At that time, for the purpose of preventing the diffusion of copper into the insulating film, a barrier film made of silicon nitride, silicon carbide or the like is formed before forming the upper layer wiring.

【0005】しかしながら、窒化シリコンや炭化シリコ
ンは、酸化シリコンよりも比誘電率が大きく、配線容量
を上昇させる原因となる。また、銅配線と窒化シリコ
ン、炭化シリコン等からなるバリア膜との界面は、エレ
クトロマイグレーション(EM)耐性に劣るという問題
もある。
However, silicon nitride and silicon carbide have a larger relative permittivity than silicon oxide, which causes an increase in wiring capacitance. There is also a problem that the interface between the copper wiring and the barrier film made of silicon nitride, silicon carbide or the like is poor in electromigration (EM) resistance.

【0006】上記のようなデメリットを回避するため
に、銅配線上にメタル系の銅拡散防止材料を成膜する方
法も知られており、例えば、TiN等を全面に成膜し、
CMPにて銅配線上のみTiN等を残す方法や、WをC
VD法により銅配線上に選択的に成膜する方法等が提案
されている。ただし、これらの方法では、真空装置の汚
染等、製造上の問題がある。
In order to avoid the above disadvantages, a method of forming a metal-based copper diffusion preventing material on a copper wiring is also known. For example, TiN or the like is formed on the entire surface,
The method of leaving TiN etc. only on the copper wiring by CMP
A method of selectively forming a film on a copper wiring by the VD method has been proposed. However, these methods have manufacturing problems such as contamination of the vacuum device.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、これらに代わ
る技術として、Co系材料を無電解メッキ法により銅配
線上に形成する方法が開発されている。この技術では、
先の2つの技術と比較して、簡単な装置で低コストでの
配線形成が可能であり、非常に有力な技術と言える。
Therefore, as an alternative technique, a method of forming a Co-based material on a copper wiring by an electroless plating method has been developed. With this technology,
Compared with the previous two technologies, it is possible to say that wiring can be formed at a low cost with a simple device, which is a very effective technology.

【0008】しかしながら、その一方で、銅配線上への
選択的な形成という点で、大きな課題を残している。す
なわち、銅配線上へのCo系材料の無電解メッキによる
被覆においては、確実に銅配線上のみに選択的に成膜さ
せることが難しく、この点に技術障壁がある。
On the other hand, however, there remains a big problem in terms of selective formation on the copper wiring. That is, in the case of coating the copper wiring with the Co-based material by electroless plating, it is difficult to reliably and selectively form a film only on the copper wiring, and there is a technical barrier in this respect.

【0009】無電解メッキは、銅配線部及び配線形成さ
れていないフィールド部の全面に成膜プロセスを行う
が、何かしら核になるものが存在すると、フィールド部
上であってもCo系被覆膜が形成されてしまい、選択性
を劣化させてしまう。デザインルールの縮小化に伴い、
配線間のデザインルールも縮小化されるが、Co系被覆
メタルプロセスの選択性の劣化は、配線間の導通原因と
なり、半導体装置の動作不良の原因となる。
In the electroless plating, a film forming process is performed on the entire surface of the copper wiring portion and the field portion where the wiring is not formed. However, if something becomes a nucleus, the Co-based coating film is formed even on the field portion. Are formed and the selectivity is deteriorated. As design rules shrink,
Although the design rule between the wirings is also reduced, the deterioration of the selectivity of the Co-based coated metal process causes the conduction between the wirings and the malfunction of the semiconductor device.

【0010】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
を解消することを目的に提案されたものである。すなわ
ち、本発明は、無電解メッキによるメタル系バリア膜被
覆プロセスにおける選択性の向上を図り、配線間の導通
による動作不良のない信頼性の高い半導体装置を製造し
得る半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been proposed for the purpose of eliminating the disadvantages of the prior art. That is, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving the selectivity in a metal-based barrier film coating process by electroless plating and manufacturing a highly reliable semiconductor device without malfunction due to conduction between wirings. The purpose is to do.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本願の第1の発明は、銅を含む金属配線上に、無
電解メッキ法により銅拡散防止機能を有するバリア膜を
形成する半導体装置の製造方法において、上記バリア膜
を無電解メッキ法により成膜する前に、金属配線が形成
されていない部分をエッチングすることを特徴とするも
のである。
In order to achieve the above object, the first invention of the present application forms a barrier film having a copper diffusion preventing function on a metal wiring containing copper by an electroless plating method. A method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that a portion where no metal wiring is formed is etched before the barrier film is formed by an electroless plating method.

【0012】Co系材料等からなるバリア膜は、無電解
メッキ法では銅配線上及びフィールド部上の2種類の表
面上にメッキ液に曝されることになるが、そのうち銅配
線上にのみバリア膜が成膜され、フィールド部上には成
膜されないようにする必要がある。原理的には、銅配線
上への成膜に関しては、銅が金属であるため、バリア膜
は問題なく成膜され、一方、フィールド部には金属が存
在しないため、電子を供給することができず、バリア膜
は成膜されない筈である。しかしながら、バリア膜の無
電解メッキによる成膜プロセスは、CMP後に行うプロ
セスであり、CMPされた後の表面がバリア膜を選択的
に成膜できるような理想的な表面になっていないことが
多い。
In the electroless plating method, the barrier film made of a Co-based material or the like is exposed to the plating solution on the two kinds of surfaces on the copper wiring and the field portion. Of these, the barrier film is formed only on the copper wiring. It is necessary to prevent the film from being formed on the field portion by forming the film. In principle, when forming a film on a copper wiring, since copper is a metal, the barrier film can be formed without any problem, while there is no metal in the field part, so electrons can be supplied. Therefore, the barrier film should not be formed. However, the film formation process of the barrier film by electroless plating is a process performed after CMP, and the surface after CMP is often not an ideal surface for selectively forming the barrier film. .

【0013】本発明では、バリア膜を無電解メッキ法に
より成膜する前に、金属配線が形成されていない部分を
予めエッチングすることにより、バリア膜を選択的に成
膜できるような表面状態に移行し、所望の選択性を達成
する。これにより、バリア膜が金属配線上にのみ選択的
に形成され、配線間の導通が解消される。
In the present invention, before forming the barrier film by the electroless plating method, the surface state where the barrier film can be selectively formed by previously etching the portion where the metal wiring is not formed. To achieve the desired selectivity. As a result, the barrier film is selectively formed only on the metal wiring, and conduction between the wirings is eliminated.

【0014】また、本願の第2の発明は、銅を含む金属
配線上に、無電解メッキ法により銅拡散防止機能を有す
るバリア膜を形成する半導体装置の製造方法において、
上記バリア膜を無電解メッキ法により成膜した後、キレ
ート剤を含むアルカリ系薬液又は弱酸性の薬液を洗浄液
として洗浄することを特徴とするものである。
A second invention of the present application is a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a barrier film having a copper diffusion preventing function is formed on a metal wiring containing copper by electroless plating.
After the barrier film is formed by an electroless plating method, an alkaline chemical solution containing a chelating agent or a weakly acidic chemical solution is washed as a washing solution.

【0015】この第2の発明においては、薬液処理(洗
浄)によって余分なバリア膜が除去される。したがっ
て、バリア膜が金属配線上にのみ選択的に形成され、配
線間の導通が解消される。
In the second aspect of the invention, the extra barrier film is removed by the chemical treatment (cleaning). Therefore, the barrier film is selectively formed only on the metal wiring, and conduction between the wirings is eliminated.

【0016】上記の通り、本願の各発明を用いることに
より、確実にバリア膜を選択的に形成することが可能と
なるが、これによって、さらに次のような作用がもたら
される。先ず、銅配線で広く用いられている誘電率の高
いSiC、SiN等の絶縁膜バリアを使用する必要がな
くなるので、配線容量が低減でき、半導体装置の高速化
が可能になる。また、配線の微細化に伴い、配線形状が
シュリンクし、EM耐性が劣化する方向にある。EM耐
性の劣化の一つの要因には、絶縁膜(SiC、SiN
等)と銅の界面で発生するボイド形成を挙げることがで
きる。バリア膜を無電解メッキで形成されるメタル膜と
することにより、銅と絶縁膜の接触がなくなり、金属同
士の接触になるので、EM耐性が大幅に向上する。
As described above, by using the inventions of the present application, it is possible to surely form the barrier film selectively, but this brings about the following effects. First, since it is not necessary to use an insulating film barrier such as SiC or SiN having a high dielectric constant which is widely used for copper wiring, the wiring capacitance can be reduced and the speed of the semiconductor device can be increased. Also, with the miniaturization of wiring, the wiring shape shrinks, and the EM resistance tends to deteriorate. One of the causes of deterioration of EM resistance is insulation film (SiC, SiN
Etc.) and the formation of voids at the interface between copper. When the barrier film is a metal film formed by electroless plating, the copper and the insulating film are not in contact with each other and the metals are in contact with each other, so that the EM resistance is significantly improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した半導体装
置の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method of manufacturing a semiconductor device to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】本発明が対象とする半導体装置は、銅を含
む金属配線を有するものであり、この金属配線上に銅拡
散防止機能を有するバリア膜を形成する。バリア膜とし
ては、コバルト合金やニッケル合金を用い、これを無電
解メッキ法により形成する。ここで、コバルト合金とし
ては、CoP、CoB、CoW、CoMo、CoWP、
CoWB、CoMoP、CoMoB等を挙げることがで
きる。また、ニッケル合金としては、NiWP、NiW
B、NiMoP、NiMoB等を挙げることができる。
さらに、CoとNiの両方が合金化されたもの、WとM
oの両方が合金化された組み合わせ等も挙げることがで
きる。タングステンやモリブデンをコバルトやニッケル
に添加することで、銅拡散防止効果が増大する。また、
無電解メッキで副次的に混入されることになるリンやホ
ウ素も、成膜されたコバルトやニッケルを微細な結晶構
造とし、銅拡散防止効果に寄与する。
The semiconductor device targeted by the present invention has a metal wiring containing copper, and a barrier film having a copper diffusion preventing function is formed on the metal wiring. A cobalt alloy or a nickel alloy is used as the barrier film, and this is formed by an electroless plating method. Here, as the cobalt alloy, CoP, CoB, CoW, CoMo, CoWP,
CoWB, CoMoP, CoMoB, etc. can be mentioned. Further, as the nickel alloy, NiWP, NiW
B, NiMoP, NiMoB, etc. can be mentioned.
In addition, Co and Ni alloyed, W and M
A combination in which both o are alloyed can also be mentioned. By adding tungsten or molybdenum to cobalt or nickel, the effect of preventing copper diffusion is increased. Also,
Phosphorus and boron, which are secondarily mixed in by electroless plating, also form the deposited cobalt and nickel into a fine crystal structure and contribute to the copper diffusion preventing effect.

【0019】無電解メッキ法により上記銅拡散防止機能
を有するバリア膜を形成することで、金属配線上にのみ
選択的に形成することができ、バリア膜をエッチングす
る工程を省略することができる。なお、銅を含む金属配
線上に無電解メッキ法によりバリア膜を形成するには、
金属配線層表面に触媒性の高い金属であるPd等を用い
て触媒活性化処理を施さなければならない。その前処理
方法は以下に示す通りである。
By forming the barrier film having the copper diffusion preventing function by the electroless plating method, the barrier film can be selectively formed only on the metal wiring, and the step of etching the barrier film can be omitted. To form a barrier film on a metal wiring containing copper by electroless plating,
The surface of the metal wiring layer must be subjected to a catalyst activation treatment using Pd or the like, which has a high catalytic property. The pretreatment method is as follows.

【0020】脱脂処理:アルカリ脱脂により、表面の
ぬれ性を向上させる。 酸処理:2〜3%の塩酸等で中和すると同時に、表面
の酸化しているCuを除去する。 Pd置換処理:PdClの塩酸溶液を用い、金属配
線の最表面をPdで置換し、触媒活性層を形成する。こ
れは、置換メッキで、異種金属のイオン化傾向の相違を
利用するものである。CuはPdに比べ電気化学的に卑
な金属であるから、溶液中での溶解に伴って放出される
電子が、溶液中の貴金属であるPdに転移し、卑金属の
Cu表面上にPdが形成される。したがって、酸化膜、
例えばTEOS上はPdで置換されない。当該処理の具
体例として、例えば、30〜50℃、pH1程度のPd
Clの塩酸溶液中で置換メッキ処理を行った。置換す
る金属としては、白金、金、ロジウム等でもよい。 純水リンス
Degreasing treatment: The alkali degreasing improves the wettability of the surface. Acid treatment: Neutralize with 2-3% hydrochloric acid, etc., and at the same time, remove Cu that is oxidized on the surface. Pd substitution treatment: Using a hydrochloric acid solution of PdCl 2 , the outermost surface of the metal wiring is substituted with Pd to form a catalytically active layer. This is the use of displacement plating, which utilizes the difference in ionization tendency of dissimilar metals. Since Cu is a metal that is electrochemically base compared to Pd, the electrons emitted by dissolution in the solution are transferred to Pd, which is the noble metal in the solution, and Pd is formed on the Cu surface of the base metal. To be done. Therefore, the oxide film,
For example, Pd is not replaced on TEOS. As a specific example of the treatment, for example, Pd having a pH of about 1 at 30 to 50 ° C.
The displacement plating treatment was performed in a hydrochloric acid solution of Cl 2 . The metal to be replaced may be platinum, gold, rhodium or the like. Pure water rinse

【0021】上記前処理において、脱脂処理及び酸
処理は、必要に応じて行えばよい。また、上記脱脂処
理、酸処理、及びPd置換処理における処理方法と
しては、スピンコータを用いてのスピン処理、あるいは
パドル処理、さらにはディッピング処理等を挙げること
ができる。
In the above pretreatment, the degreasing treatment and the acid treatment may be carried out as necessary. Further, examples of the processing method in the above-mentioned degreasing treatment, acid treatment, and Pd substitution treatment include spin treatment using a spin coater, paddle treatment, and dipping treatment.

【0022】次に、前記Pdにより触媒活性された被メ
ッキ表面に、無電解メッキによりCo合金膜あるいはN
i合金膜等をバリア膜として成膜する。前記の通り、触
媒活性化層のPdはCuの表面だけに置換され、無電解
メッキはPdの存在するところにのみ成膜される。した
がって、Cu(金属配線)上のみに選択的なバリア膜成
膜が可能となる。なお、無電解メッキ液の組成、条件例
は下記の通りである。
Next, a Co alloy film or N is formed on the surface to be plated which is catalytically activated by the Pd by electroless plating.
An i alloy film or the like is formed as a barrier film. As described above, Pd of the catalyst activation layer is replaced only on the surface of Cu, and electroless plating is formed only where Pd exists. Therefore, it is possible to selectively form a barrier film only on Cu (metal wiring). The composition of the electroless plating solution and examples of conditions are as follows.

【0023】<CoPの場合> 組成 塩化コバルト:10〜100g/l(硫酸コバルト等) グリシン:2〜50g/l(コハク酸、りんご酸、クエ
ン酸、マロン酸、ギ酸等のアンモニウム塩、またはそれ
らの混合物等) 次亜燐酸アンモニウム:2〜200g/l(ホルマリ
ン、グリオキシル酸、ヒドラジン、水素化ホウ素アンモ
ニウム等) 水酸化アンモニウム(TMAH、TMAC、KOH等) 条件 50〜95℃、pH7〜12
<In the case of CoP> Composition Cobalt chloride: 10 to 100 g / l (cobalt sulfate, etc.) Glycine: 2 to 50 g / l (ammonium salts such as succinic acid, malic acid, citric acid, malonic acid, formic acid, or the like) Ammonium hypophosphite: 2-200 g / l (formalin, glyoxylic acid, hydrazine, ammonium borohydride, etc.) Ammonium hydroxide (TMAH, TMAC, KOH, etc.) Conditions 50-95 ° C., pH 7-12

【0024】上記無電解メッキ液組成中、次亜燐酸アン
モニウムの代わりにホルマリン、グリオキシル酸、ヒド
ラジン等を用いた場合には、バリア膜はリン(P)を含
まない膜となる。また、水素化ホウ素アンモニウム等を
用いれば、リン(P)の代わりにホウ素(B)を含む膜
となる。これは、以下の無電解メッキ液組成においても
同様である。
When formalin, glyoxylic acid, hydrazine or the like is used in place of ammonium hypophosphite in the above electroless plating solution composition, the barrier film is a film containing no phosphorus (P). When ammonium borohydride or the like is used, a film containing boron (B) instead of phosphorus (P) is obtained. This also applies to the following electroless plating solution compositions.

【0025】<CoWP,CoMoP,NiWP,Ni
MoPの場合> 組成 塩化コバルトあるいは塩化ニッケル:10〜100g/
l(硫酸コバルト、硫酸ニッケル等) グリシン:2〜50g/l(コハク酸、りんご酸、クエ
ン酸、マロン酸、ギ酸等のアンモニウム塩、またはそれ
らの混合物等) タングステン酸アンモニウム:3〜30g/l(モリブ
デン酸アンモニウム) 次亜燐酸アンモニウム:2〜200g/l(ホルマリ
ン、グリオキシル酸、ヒドラジン、水素化ホウ素アンモ
ニウム等) 水酸化アンモニウム(TMAH、TMAC、KOH等) 条件 50〜95℃、pH8〜12
<CoWP, CoMoP, NiWP, Ni
MoP> Composition cobalt chloride or nickel chloride: 10-100 g /
l (Cobalt sulfate, nickel sulfate, etc.) Glycine: 2 to 50 g / l (ammonium salt such as succinic acid, malic acid, citric acid, malonic acid, formic acid, or a mixture thereof) Ammonium tungstate: 3 to 30 g / l (Ammonium molybdate) Ammonium hypophosphite: 2-200 g / l (formalin, glyoxylic acid, hydrazine, ammonium borohydride, etc.) Ammonium hydroxide (TMAH, TMAC, KOH, etc.) Conditions 50-95 ° C., pH 8-12

【0026】上記無電解メッキについても、Pd置換処
理同様、スピンコータを用いてのスピン処理、あるいは
パドル処理、さらにはディッピング処理等により成膜す
ることが可能である。
As for the electroless plating, it is possible to form a film by a spin process using a spin coater, a puddle process, or a dipping process as in the Pd replacement process.

【0027】以上がバリア膜を形成するための無電解メ
ッキの概略方法であるが、銅配線上へのCo系材料等の
無電解メッキによる被覆においては、確実に銅配線上の
みに選択的に成膜させることが難しく、この点に技術障
壁がある。そこで、本発明では、この無電解メッキの前
処理、あるいは後処理を行うことによって、銅配線上に
のみ選択的にバリア膜が形成されるようにする。
The above is a schematic method of electroless plating for forming a barrier film. However, in coating copper wiring with electroless plating of a Co-based material or the like, it is possible to ensure that selective etching is performed only on the copper wiring. It is difficult to form a film, and there is a technical barrier in this respect. Therefore, in the present invention, the barrier film is selectively formed only on the copper wiring by performing the pretreatment or the posttreatment of the electroless plating.

【0028】先ず、無電解メッキの前処理としては、金
属配線が形成されていない部分をエッチングする方法を
挙げることができる。金属配線が形成されていない部分
を予めエッチングすることにより、バリア膜を選択的に
成膜できるような表面状態になり、所望の選択性が達成
される。
First, as a pretreatment for electroless plating, a method of etching a portion where no metal wiring is formed can be mentioned. By pre-etching the portion where the metal wiring is not formed, a surface state in which a barrier film can be selectively formed is obtained, and desired selectivity is achieved.

【0029】上記エッチングとしては、フィールド上の
絶縁膜をウエット法により2〜50nmエッチングする
方法を挙げることができる。その際、配線となる銅をエ
ッチングすることは許されない。その有効な一つの方法
としては、フッ酸(HF)によるエッチングがある。こ
のとき、フッ酸の濃度に関しては、プロセスマージン等
を考慮して、10%以下に設定することが好ましい。
Examples of the above etching include a method of etching the insulating film on the field by 2 to 50 nm by a wet method. At this time, it is not allowed to etch the copper that will be the wiring. One effective method is etching with hydrofluoric acid (HF). At this time, the concentration of hydrofluoric acid is preferably set to 10% or less in consideration of the process margin and the like.

【0030】また、上記エッチング方法として、フィー
ルド上の絶縁膜をドライエッチング法により2〜50n
m除去する方法も挙げることができる。ドライエッチン
グにおいても、上記と同様、配線の銅を大きくエッチン
グすることは許されない。そこで、このドライエッチン
グ法としては、CF、CH等のガス系を用いた
プラズマエッチングや、Ar等の不活性ガスをイオン化
しフィールド上絶縁膜に衝突させて除去するバックスパ
ッタリング法等が好適である。
As the etching method, the insulating film on the field is dry-etched by 2 to 50 n.
The method of removing m can also be mentioned. Also in the dry etching, similarly to the above, it is not allowed to largely etch the copper of the wiring. Therefore, as the dry etching method, plasma etching using a gas system such as CF x , CH x F y, or a back sputtering method in which an inert gas such as Ar is ionized and collided with the insulating film on the field to be removed is used. Is preferred.

【0031】次に、無電解メッキの後処理であるが、こ
れは薬液を用いた洗浄処理である。この洗浄処理によっ
て余分なバリア膜が除去され、その結果、バリア膜が金
属配線上にのみ選択的に形成された形となる。
Next, the post-treatment of electroless plating is a cleaning treatment using a chemical solution. This cleaning process removes the extra barrier film, and as a result, the barrier film is selectively formed only on the metal wiring.

【0032】薬液による洗浄処理としては、先ず第1
に、アルカリ系の薬液にて洗浄を行う処理を挙げること
ができる。当該アルカリ系薬液には、キレート剤を含ん
だものを用い、フィールド上に残された被覆メタル、及
び被覆メタルを成膜する時に使用される導電性を有する
薬液の残留物をキレート効果で除去する。アルカリ系薬
液に混入されるキレート剤としては、EDTA、HED
TA等のカルボン酸系キレート剤や、ホスホン酸系キレ
ート剤等が使用可能である。
First of all, the cleaning process using the chemical solution is first.
Another example is a treatment of washing with an alkaline chemical solution. As the alkaline chemical solution, a solution containing a chelating agent is used, and the chelating effect is used to remove the coating metal left on the field and the conductive chemical solution residue used when forming the coating metal. . Chelating agents mixed in alkaline chemicals include EDTA and HED
A carboxylic acid type chelating agent such as TA and a phosphonic acid type chelating agent can be used.

【0033】第2に、フィールド上に残された被覆メタ
ルを容易に除去できるように、上記アルカリ薬液に界面
活性剤を混入したものを適用する。第3に、さらに強固
にフィールド上に残された被覆メタルを超音波洗浄にて
物理的に除去し、その後、キレート剤を含んだアルカリ
薬液、またはキレート剤及び界面活性剤を含んだアルカ
リ薬液にて洗浄を行う。第4に、弱酸性の薬液にて、フ
ィールド上に残された被覆メタルエッチングする。ただ
し、このときには、金属配線上に成膜された被覆メタル
のエッチング量が10nm以下になるように制御する。
なお、以上の各方法において、洗浄方式に関しては、デ
ィップ式の洗浄、枚葉式の洗浄のいずれであってもよ
い。
Secondly, in order to easily remove the coated metal left on the field, the above alkaline chemical liquid mixed with a surfactant is applied. Thirdly, the coated metal left on the field is strongly removed physically by ultrasonic cleaning, and then an alkaline chemical solution containing a chelating agent or an alkaline chemical solution containing a chelating agent and a surfactant is used. And wash. Fourth, the coated metal left on the field is etched with a weakly acidic chemical solution. However, at this time, the etching amount of the coating metal formed on the metal wiring is controlled to be 10 nm or less.
In each of the above methods, the cleaning method may be either dip-type cleaning or single-wafer cleaning.

【0034】以上がバリア膜を形成する際の基本的な形
成プロセスであるが、上記前処理(エッチング)、後処
理(薬液処理)は、それぞれ単独に行ってもよいし、こ
れらを組み合わせて実施することも可能である。
The above is the basic forming process for forming the barrier film, but the above-mentioned pretreatment (etching) and post-treatment (chemical treatment) may be carried out individually or in combination. It is also possible to do so.

【0035】次に、これら前処理あるいは後処理を応用
した具体的な配線形成例について説明する。なお、本例
では、説明を簡略化するために、配線溝のみの構造とし
たが、配線溝と孔とを同時に加工するデュアルダマシン
構造でも、孔のみのシングルダマシン構造でも構わな
い。
Next, a specific example of wiring formation to which these pre-treatments or post-treatments are applied will be described. In this example, for the sake of simplification of description, the structure having only the wiring groove is used, but a dual damascene structure in which the wiring groove and the hole are simultaneously processed or a single damascene structure having only the hole may be used.

【0036】配線形成に際しては、先ず、図1(a)に
示すように、絶縁膜1に配線を形成する溝(配線溝)2
を形成する。配線と配線を電気的に絶縁する絶縁膜1に
は、周知の絶縁材料であれば任意のものを使用すること
ができ、例えば酸化膜や低誘電率材料膜等が使用可能で
ある。
When forming the wiring, first, as shown in FIG. 1A, a groove (wiring groove) 2 for forming a wiring in the insulating film 1 is formed.
To form. As the insulating film 1 that electrically insulates the wires from each other, any known insulating material can be used, and for example, an oxide film or a low dielectric constant material film can be used.

【0037】図1(b)は、配線材料の成膜工程を示
す。配線材料の成膜工程は、バリアメタル及びシードC
u成膜工程、Cu埋め込み工程とからなる。これによ
り、バリアメタル層3,シードCu膜(図示は省略す
る。)及び配線層4が形成される。バリアメタル層3に
は、Ta、TaN、TiN、WN等のCuに対するバリ
ア性に優れた材料を使用することができる。シードCu
膜は、次のCu埋め込み工程で、電解メッキによりCu
を成膜する際の導電層となるものである。バリアメタル
層3及びシードCu膜の成膜方法は、PVD法やCVD
法等を挙げることができる。それぞれの膜厚に関して
は、デザインルールにもよるが、バリアメタル層3に関
しては50nm以下、シードCu膜に関しては200n
m以下が望ましい。Cu埋め込み工程では、電解メッキ
法が広く採用されているが、これに限らず、例えばCV
D法でも問題はない。その膜厚は、配線溝2の深さによ
り異なるが、目安として2.0μm以下であることが好
ましい。
FIG. 1B shows a film forming process of a wiring material. The wiring material is formed by a barrier metal and a seed C.
It comprises a u film forming step and a Cu burying step. As a result, the barrier metal layer 3, the seed Cu film (not shown) and the wiring layer 4 are formed. The barrier metal layer 3 can be made of a material such as Ta, TaN, TiN, or WN that has an excellent barrier property against Cu. Seed Cu
The film is Cu-plated by electrolytic plating in the next Cu embedding step.
Is to be a conductive layer when the film is formed. The barrier metal layer 3 and the seed Cu film are formed by PVD or CVD.
The law etc. can be mentioned. The film thickness of each depends on the design rule, but is 50 nm or less for the barrier metal layer 3 and 200 n for the seed Cu film.
m or less is desirable. Although the electrolytic plating method is widely adopted in the Cu embedding step, the present invention is not limited to this, and for example, CV may be used.
There is no problem with method D. The film thickness varies depending on the depth of the wiring groove 2, but as a guide, it is preferably 2.0 μm or less.

【0038】図1(c)は、配線溝2のみにCuを残す
配線形成工程を示すものである。一般的に適用されてい
る技術は、CMPによる研磨である。この工程では、溝
部にのみ配線材料を残すように、絶縁膜1のところで制
御よく研磨をストップし、さらには、絶縁膜1上にはこ
れら配線材料が残らないようにコントロールする必要が
ある。CMPによる研磨工程では、Cu及びバリアメタ
ルの2種類以上の材料を研磨除去しなければならないの
で、研磨する材料により研磨液(スラリー)、研磨条件
等をコントロールする必要がある。そのため、複数ステ
ップの研磨が必要な場合もある。
FIG. 1C shows a wiring forming process in which Cu is left only in the wiring groove 2. A commonly applied technique is polishing by CMP. In this step, it is necessary to control the polishing at the insulating film 1 so that the wiring material remains only in the groove, and to control the wiring material so that the wiring material does not remain on the insulating film 1. In the polishing process by CMP, two or more kinds of materials, Cu and barrier metal, must be removed by polishing, so it is necessary to control the polishing liquid (slurry), polishing conditions, etc. depending on the material to be polished. Therefore, polishing in multiple steps may be necessary.

【0039】上記研磨の後、通常は直ちに無電解メッキ
によるバリア膜の形成を行うが、ここでは、図1(d)
に示すように、配線層4が形成されていない絶縁膜1の
表面を2〜50nmエッチングした後、図1(e)に示
すように、バリア膜5を無電解メッキ法により成膜す
る。図1(d)におけるエッチングや、図1(e)にお
ける無電解メッキによるバリア膜の形成は、先に述べた
通りである。本例では、エッチングに0.5%HFを用
いた。
After the above polishing, the barrier film is usually formed immediately by electroless plating, but here, as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, after the surface of the insulating film 1 on which the wiring layer 4 is not formed is etched by 2 to 50 nm, the barrier film 5 is formed by electroless plating as shown in FIG. The etching in FIG. 1D and the formation of the barrier film by electroless plating in FIG. 1E are as described above. In this example, 0.5% HF was used for etching.

【0040】図2は、無電解メッキに先立って前処理を
行わなかったときの配線間リーク特性である。フィール
ド内部に存在する何らかの核が原因となって配線間リー
ク特性を劣化させている可能性があるため、CMPによ
るオーバー研磨をパラメータとして変化させ、特性の測
定を行った。図2において、「initial」とは、被覆メ
タル成膜前の配線間リーク特性であり、いずれの条件で
も被覆メタル成膜前には良好なリーク特性を示してい
る。ただし、この結果からもわかるように、オーバー研
磨を行っても、被覆メタル成膜後の配線間リーク特性
は、特に配線間スペース幅の小さいものでは、被覆メタ
ル成膜前の特性に戻っておらず、選択性が悪いことが実
証された。これは、配線形成工程のCMPによる研磨
で、フィールド上に選択性を劣化させる要因を擦り込ん
でいる結果と考えられる。
FIG. 2 shows the inter-wiring leak characteristics when no pretreatment was performed prior to electroless plating. Since there is a possibility that the inter-wiring leak characteristic is deteriorated due to some nucleus existing inside the field, over-polishing by CMP was changed as a parameter to measure the characteristic. In FIG. 2, “initial” is the inter-wiring leak characteristic before the coating metal film is formed, and shows a good leak characteristic before the coating metal film is formed under any condition. However, as can be seen from these results, even if over-polishing is performed, the inter-wiring leakage characteristics after the formation of the coated metal should return to the characteristics before the formation of the coated metal, especially in the case where the inter-wiring space width is small. It was demonstrated that the selectivity was poor. It is considered that this is a result of rubbing factors that deteriorate the selectivity on the field by polishing by CMP in the wiring forming process.

【0041】図3は、無電解メッキに先立って前処理
(エッチング)を実施したときの配線間リーク特性を示
す。この場合には、配線幅の狭いものでも、被覆メタル
成膜後の配線間リーク特性は、成膜前の配線間リーク特
性と同等である。すなわち、被覆メタル成膜前の前処理
の効果があり、十分に半導体の配線として使用するに値
する特性が得られたことを意味する。
FIG. 3 shows inter-wiring leakage characteristics when pretreatment (etching) is performed prior to electroless plating. In this case, even if the wiring width is narrow, the inter-wiring leakage characteristics after the coating metal film formation are equivalent to the inter-wiring leakage characteristics before the film formation. That is, it means that there is an effect of the pretreatment before forming the coated metal film, and that the characteristics enough to be used as the wiring of the semiconductor are obtained.

【0042】次に、上記前処理の代わりに、後処理(薬
液洗浄)を行った場合の測定結果について説明する。配
線形成の工程は、先の例と同様、図1に示す通りである
が、ここでは図1(d)に示すエッチング工程の代わり
に、図1(e)のバリア膜成膜工程後に薬液による洗浄
処理を行った。
Next, the measurement results when the post-treatment (chemical solution cleaning) is performed instead of the above-mentioned pre-treatment will be described. The wiring forming process is as shown in FIG. 1 like the previous example, but here, instead of the etching process shown in FIG. 1D, a chemical solution is used after the barrier film forming process of FIG. 1E. A washing process was performed.

【0043】以下に、上記後処理を適用したときの被覆
メタル選択性を示す結果を電気特性である配線間リーク
特性を用いて示す。なお、ここでの被覆メタル成膜後の
処理には、前述のアルカリ系の薬液にキレート剤が混入
された薬液を適用しているが、他の薬液を適用しても同
様な結果が得られた。また、洗浄方式に関しては枚葉式
洗浄方式を用いているが、洗浄方式はこれに限定される
ことはなく、例えばディップ式を採用することもでき
る。
The results showing the coverage metal selectivity when the above-mentioned post-treatment is applied are shown below using the inter-wiring leak characteristic which is an electrical characteristic. In addition, although the chemical solution in which the chelating agent is mixed with the above-mentioned alkaline chemical solution is applied to the treatment after forming the coated metal film here, similar results can be obtained by applying other chemical solutions. It was Further, although the single-wafer cleaning method is used as the cleaning method, the cleaning method is not limited to this and, for example, a dip method can also be adopted.

【0044】図4及び図5は、配線間リーク測定結果で
あり、被覆メタル処理後の後処理時間をそれぞれ60
秒、120秒としたものである。また、被覆メタルの選
択性に焦点があるので、配線幅の依存性をパラメータと
してある。図4及び図5において、「initial」とは被
覆メタル成膜前の配線間リーク特性を、「被覆メタル成
膜後」とは被覆メタルを成膜した後に純水のみで洗浄し
たものを、「後処理(60sec)」とは本発明に係る
処理を意味するものであり、かっこ内は処理時間を示
す。
FIGS. 4 and 5 show the results of the inter-wiring leak measurement, and the post-treatment time after the coating metal treatment was 60 times, respectively.
Seconds and 120 seconds. Moreover, since the focus is on the selectivity of the coating metal, the dependence of the wiring width is used as a parameter. In FIG. 4 and FIG. 5, “initial” means the inter-wiring leak characteristic before the coating metal film is formed, and “after the coating metal film is formed” means that the coating metal film is washed only with pure water. "Post-processing (60 sec)" means the processing according to the present invention, and the processing in parentheses indicates the processing time.

【0045】いずれの配線間リーク特性においても「in
itial」のリーク特性は良好であったが、後処理を行わ
ない場合には、被覆メタルを成膜した後のリーク特性は
「initial」と比較して悪くなっており、「initial」の
リーク電流の2倍〜10倍程度の電流が配線間に流れて
いた。その後、本発明に係る洗浄を適用して被覆メタル
を処理することにより、増大したリーク電流は減少し、
「initial」のリーク電流値に限りなく近い値が得られ
た。したがって、本発明における被覆メタル成膜後の洗
浄には、選択性向上の効果が十分にあることが証明され
た。
In any leak characteristic between wirings, “in
The leak characteristics of "itial" were good, but when post-treatment was not performed, the leak characteristics after forming the coating metal were worse than those of "initial". 2 to 10 times the current was flowing between the wirings. Then, by applying the cleaning according to the present invention to treat the coated metal, the increased leakage current is reduced,
A value close to the "initial" leak current value was obtained. Therefore, it has been proved that the cleaning after the coating metal film formation in the present invention has a sufficient effect of improving the selectivity.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、無電解メッキによるメタル系バリア膜被覆
プロセスにおける選択性の向上を図ることができ、配線
間の導通による動作不良を解消し、信頼性の高い半導体
装置を製造することが可能である。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to improve the selectivity in the metal-based barrier film coating process by electroless plating, and to prevent malfunction due to conduction between wirings. It is possible to solve the above problem and manufacture a highly reliable semiconductor device.

【0047】また、本発明を適用することにより、以下
のような効果も期待できる。すなわち、先ず、Cu配線
上部に被覆メタルを形成することにより、従来技術にお
いて必須であった誘電率の高いSiN,SiC等のバリ
ア絶縁膜が不要となる。そのため、半導体の層間絶縁膜
の実効的な誘電率が減少し、配線容量も同時に減少す
る。したがって、配線速度の向上が期待できる。また、
誘電率の高いSiN,SiC等が不要となるため、半導
体の層間絶縁膜の積層種類及び積層段数が減少すること
となる。このため、層間絶縁膜へのホール及びトレンチ
加工が容易になり、安定した加工プロセスが適用可能と
なる。そして、安定した加工プロセスは、半導体の歩留
まり向上に寄与する。
Further, the following effects can be expected by applying the present invention. That is, first, by forming the coating metal on the Cu wiring, the barrier insulating film such as SiN or SiC having a high dielectric constant, which is indispensable in the conventional technique, is unnecessary. Therefore, the effective dielectric constant of the interlayer insulating film of the semiconductor is reduced, and the wiring capacitance is also reduced. Therefore, an improvement in wiring speed can be expected. Also,
Since SiN, SiC, etc. having a high dielectric constant are not necessary, the number of laminated layers and the number of laminated layers of the interlayer insulating film of the semiconductor are reduced. Therefore, it becomes easy to process holes and trenches in the interlayer insulating film, and a stable processing process can be applied. Then, the stable processing process contributes to the improvement of the yield of semiconductors.

【0048】さらに、Cu配線と絶縁膜との界面の密着
性は弱いため、エレクトロマイグレーション(EM)を
誘起させる基点となり、EM耐性を劣化させるが、Cu
配線上に被覆メタルを適用することにより、Cu配線と
絶縁膜との界面が存在しなくなるので、EM耐性の向上
が期待できる。また、バリア絶縁膜SiN,SiC等は
圧縮応力の高い膜であり、ストレスマイグレーション
(SM)、EM耐性を劣化させる要因であるが、本発明
においてはこれらのバリア絶縁膜は不要となるため、S
M,EM耐性の向上が期待できる。
Further, since the adhesiveness at the interface between the Cu wiring and the insulating film is weak, it becomes a base point for inducing electromigration (EM) and deteriorates EM resistance.
By applying the coating metal on the wiring, the interface between the Cu wiring and the insulating film does not exist, so that improvement in EM resistance can be expected. Further, the barrier insulating films SiN, SiC and the like are films having a high compressive stress, which is a factor that deteriorates stress migration (SM) and EM resistance. However, in the present invention, these barrier insulating films are not necessary.
Improvement in M and EM resistance can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】半導体装置における配線形成プロセスの一例を
示すものであり、(a)は絶縁層への配線溝形成工程を
示す概略断面図、(b)は配線材料埋め込み工程を示す
概略断面図、(c)はCMP研磨工程を示す概略断面
図、(d)はエッチング工程を示す概略断面図、(e)
はバリア膜形成工程を示す概略断面図である。
1A and 1B show an example of a wiring forming process in a semiconductor device, in which FIG. 1A is a schematic sectional view showing a wiring groove forming step in an insulating layer, and FIG. 1B is a schematic sectional view showing a wiring material embedding step; (C) is a schematic sectional view showing a CMP polishing step, (d) is a schematic sectional view showing an etching step, and (e).
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a barrier film forming step.

【図2】前処理(エッチング)を行わない場合の配線間
リーク特性を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing inter-wiring leakage characteristics when no pretreatment (etching) is performed.

【図3】前処理(エッチング)を行った場合の配線間リ
ーク特性を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing inter-wiring leakage characteristics when pretreatment (etching) is performed.

【図4】後処理(薬液処理60秒)を行った場合の配線
間リーク特性を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing inter-wiring leak characteristics when post-treatment (chemical solution treatment for 60 seconds) is performed.

【図5】後処理(薬液処理120秒)を行った場合の配
線間リーク特性を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing inter-wiring leak characteristics when post-treatment (chemical solution treatment for 120 seconds) is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁膜、2 配線溝、3 バリアメタル層、4 配
線層、5 バリア膜
1 insulating film, 2 wiring groove, 3 barrier metal layer, 4 wiring layer, 5 barrier film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23F 1/18 C23F 4/00 A 4/00 H01L 21/288 Z H01L 21/288 21/88 B (72)発明者 大鳥居 英 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 野上 毅 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4K022 AA02 AA42 BA04 BA06 BA12 BA14 BA16 BA24 BA32 CA06 DA01 DB02 DB03 4K057 DA11 DA16 DB04 DD01 DD02 DG20 DN01 WA11 WB04 WE01 WN01 4M104 BB04 BB05 BB16 BB17 BB18 BB30 BB32 BB33 DD22 DD33 DD43 DD52 DD53 DD75 DD89 FF17 FF18 FF22 HH01 HH02 HH20 5F033 HH07 HH11 HH15 HH21 HH22 HH32 HH33 HH34 MM01 MM02 MM08 MM11 MM12 MM13 PP06 PP14 PP27 PP28 PP35 QQ11 QQ14 QQ19 QQ48 QQ91 WW02 XX01 XX05 XX06 XX24 XX31─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C23F 1/18 C23F 4/00 A 4/00 H01L 21/288 Z H01L 21/288 21/88 B (72 ) Inventor Otorii Hide 7-6, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Takeshi Nogami 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo F-term (Reference) ) 4K022 AA02 AA42 BA04 BA06 BA12 BA14 BA16 BA24 BA32 CA06 DA01 DB02 DB03 4K057 DA11 DA16 DB04 DD01 DD02 DG20 DN01 WA11 WB04 WE01 WN01 4M104 BB04 BB05 BB16 BB17 BB18 BB30 BB32 BB33 DD22 DD33 DD43 DD52 DD53 DD75 DD89 FF17 FF18 FF22 HH01 HH02 HH20 5F033 HH07 HH11 HH15 HH21 HH22 HH32 HH33 HH34 MM01 MM02 MM08 MM11 MM12 MM13 PP06 PP14 PP27 PP28 PP35 QQ11 QQ14 QQ19 QQ48 QQ91 WW02 XX01 XX05 XX06 XX24 XX31

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅を含む金属配線上に、無電解メッキ法
により銅拡散防止機能を有するバリア膜を形成する半導
体装置の製造方法において、 上記バリア膜を無電解メッキ法により成膜する前に、金
属配線が形成されていない部分をエッチングすることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a barrier film having a copper diffusion preventing function is formed on a metal wiring containing copper by electroless plating before the barrier film is formed by electroless plating. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises etching a portion where a metal wiring is not formed.
【請求項2】 上記エッチングにおいては、2〜50n
mエッチングすることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
2. In the above etching, 2 to 50 n
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching is performed by m etching.
【請求項3】 上記エッチングは、ウエットエッチング
により行うことを特徴とする請求項1記載の半導体装置
の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching is performed by wet etching.
【請求項4】 上記ウエットエッチングは、フッ酸を用
いて行うことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の
製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the wet etching is performed using hydrofluoric acid.
【請求項5】 上記エッチングは、ドライエッチングに
より行うことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching is performed by dry etching.
【請求項6】 上記ドライエッチングは、プラズマエッ
チング又はバックスパッタリングにより行うことを特徴
とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the dry etching is performed by plasma etching or back sputtering.
【請求項7】 上記バリア膜は、コバルト合金、ニッケ
ル合金から選ばれる少なくとも1種により形成すること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the barrier film is formed of at least one selected from a cobalt alloy and a nickel alloy.
【請求項8】 上記コバルト合金又はニッケル合金は、
タングステン、モリブデン、リン、ホウ素から選ばれる
少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項7記載の
半導体装置の製造方法。
8. The cobalt alloy or nickel alloy,
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising at least one selected from tungsten, molybdenum, phosphorus and boron.
【請求項9】 上記金属配線上に触媒層を形成し、その
後、無電解メッキ法によりバリア膜を形成することを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a catalyst layer is formed on the metal wiring, and then a barrier film is formed by an electroless plating method.
【請求項10】 上記触媒層は、異種金属のイオン化傾
向の相違を利用して上記金属配線上に選択的に形成する
ことを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造方
法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the catalyst layer is selectively formed on the metal wiring by utilizing a difference in ionization tendency of different metals.
【請求項11】 銅を含む金属配線上に、無電解メッキ
法により銅拡散防止機能を有するバリア膜を形成する半
導体装置の製造方法において、 上記バリア膜を無電解メッキ法により成膜した後、キレ
ート剤を含むアルカリ系薬液又は弱酸性の薬液を洗浄液
として洗浄することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
11. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a barrier film having a copper diffusion preventing function is formed on a metal wiring containing copper by an electroless plating method, after the barrier film is formed by an electroless plating method, A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises cleaning an alkaline chemical solution or a weakly acidic chemical solution containing a chelating agent as a cleaning solution.
【請求項12】 上記洗浄液として、キレート剤を含む
アルカリ系薬液に界面活性剤を混入したものを用いるこ
とを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方
法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein an alkaline chemical liquid containing a chelating agent mixed with a surfactant is used as the cleaning liquid.
【請求項13】 上記キレート剤として、カルボン酸系
キレート剤、ホスホン酸系キレート剤から選ばれる少な
くとも1種を用いることを特徴とする請求項11記載の
半導体装置の製造方法。
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein at least one selected from a carboxylic acid chelating agent and a phosphonic acid chelating agent is used as the chelating agent.
【請求項14】 超音波洗浄の後、上記洗浄液による洗
浄を行うことを特徴とする請求項11記載の半導体装置
の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein cleaning with the cleaning liquid is performed after ultrasonic cleaning.
【請求項15】 上記バリア膜は、コバルト合金、ニッ
ケル合金から選ばれる少なくとも1種により形成するこ
とを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方
法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the barrier film is formed of at least one selected from a cobalt alloy and a nickel alloy.
【請求項16】 上記コバルト合金又はニッケル合金
は、タングステン、モリブデン、リン、ホウ素から選ば
れる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項15
記載の半導体装置の製造方法。
16. The cobalt alloy or the nickel alloy contains at least one selected from tungsten, molybdenum, phosphorus, and boron.
A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項17】 上記金属配線上に触媒層を形成し、そ
の後、無電解メッキ法によりバリア膜を形成することを
特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a catalyst layer is formed on the metal wiring, and then a barrier film is formed by an electroless plating method.
【請求項18】 上記触媒層は、異種金属のイオン化傾
向の相違を利用して上記金属配線上に選択的に形成する
ことを特徴とする請求項17記載の半導体装置の製造方
法。
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the catalyst layer is selectively formed on the metal wiring by utilizing a difference in ionization tendency of different metals.
JP2001378473A 2001-12-12 2001-12-12 Method of manufacturing semiconductor device Pending JP2003179058A (en)

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